thumb|280px|Fullt potensial utenfor et metall er fremstilt ved den blå kurven. Den fremkommer som en kombinasjon av speilpotensialet (svart kurve) og det ytre potensialet (rød kurve).
Schottky-effekt opptrer ved termionisk emisjon fra et metall når dette blir utsatt for et elektrisk felt. Når dette er tilstrekkelig sterkt, reduseres frigjøringsarbeidet til metallet slik at den emitterte strømmen av elektroner øker kraftig. Ved enda sterkere felt kan disse frigjøres ved kvantetunnelering slik at strømmen skapes ved feltemisjon.
Effekten ble først klarlagt i 1914 av den tyske fysiker Walter Schottky som var en student av Max Planck.W. Schottky, Über den Einfluss von Strukturwirkungen, besonders der Thomsonschen Bildkraft, auf die Elektronenemission der Metalle, Physikalische. Zeitschrift 15, 872-878 (1914). Han ga senere mange viktige bidrag til utviklingen av forskjellige radiorør. Et lignende fenomen opptrer også i overgangen mellom et metall og en halvleder og omtales der som en «Schottky-barriere». Den benyttes i dioder som inngår i moderne elektronikk. C. Kittel, Introduction to Solid State Physics, John Wiley & Sons, New York (1986). ISBN 0-471-87474-4.
Forklaring
Når et elektron med ladning -e befinner seg utenfor er metall, induseres det en motsatt ladning i dets overflate. Den er fordelt over et større område, men utgjør tilsammen en ladning +e. Ifølge Coulombs lov vil den utøve en tiltrekkende kraft på elektronet. Den kan beregnes ved å erstatte den induserte ladningen med en tilsvarende speilladning. Hvis elektronet befinner seg i en avstand x fra overflaten, vil det dermed ha avstanden 2x til denne. Kraften som påvirker elektronet, er dermed
hvor ε0 er den elektriske konstanten. Denne kraften tilsvarer en potensiell energi
Den kommer i tillegg til den konstante energien U0 som vil binde elektronet til metallet, men er forsvinnende liten bortsett fra atomære avstander fra overflaten. Schottky-effekten fremkommer fordi det også finnes et konstant, elektrisk felt E utenfor metallet som leder elektronene bort. Dermed er den totale, potensielle energien til ett elektron
utenfor overflaten. Dette har et maksimum i en avstand
fra denne. Den potensielle energien i dette punktet gir nå effektivt en reduksjon av bindingspotensialet U0 med en størrelse
og kan betraktes som en tilsvarende reduksjon av frigjøringsarbeidet til metallet. Effekten vil derfor opptre når det påtrykte feltet E er sterkt nok. For eksempel vil ΔW = 0.1 eV kreve at E = 107 V/m. Den resulterende strømmen kan da beregnes fra Richardson-Dushmans lov der man lar W → W - ΔW.
Referanser
Eksterne lenker
Van Zeghbroeck, Metal-Semiconductor Junctions, anvendelser i halvledere.
Kategori: Elektronrør Kategori: Faststoffysikk